Появление в РККА механизированных соединений требовало создания артиллерийских систем высокой подвижности. 22 марта 1934 года СТО при СНК СССР утвердил план перевооружения РККА в части арттехники. В этом плане, наряду с образцами новых полевых орудий, предполагалось разработать и самоходные артсистемы. Планировалось создать два класса самоходок – легкие и тяжелые. Легкие САУ, или так называемый «малый триплекс» это три типа различных артиллерийских орудий, установленных на едином шасси. САУ предполагалось использовать для огневой поддержки танковых, механизированных и кавалерийских частей на поле боя.
Работы по проектированию таких самоходок начались на заводе опытного машиностроения имени Кирова весной 1934 года. Общее руководство осуществляли П. Сячентов и С. Гинзбург, ответственным конструктором был Москвин.
В качестве универсального самоходного лафета неполного бронирования было взято шасси танка Т-26. Использование неплохо освоенной промышленностью базы позволило менее чем за год создать головные образцы всех трех типов, не взирая на весьма существенные доработки.
Отделение управления, вместе с сидением водителя, органами управления, а также некоторыми элементы трансмиссии по-прежнему находились в носовой части. Моторное отделение переместили к центру корпуса, отделив его от остальных отсеков бронированными перегородками. Там размещался стандартный бензиновый двигатель Т-26 мощностью 90 л.с., укороченный карданный вал, главный фрикцион, вентилятор, радиатор. Масляной и топливный баки поместили в герметичные выгородки. Моторное отделение соединялось специальным карманом с боковыми отверстиями для выброса охлаждающего воздуха. На крыше было вырезано отверстие с бронированными жалюзи для входа охлаждающего воздуха и два люка для доступа к карбюратору, свечам, клапанам и маслофильтру.
Боевое отделение, где находились места для расчета из 4-х человек и орудие, размещалось в кормовой части корпуса. Для гашения отдачи при стрельбе на землю опускался специальный сошник, расположенный на корме. Помимо этого, могли использоваться дополнительные бортовые упоры. Вместе с тем, ходовая часть изменений не претерпела. Как и на серийном танке Т-26, применительно на каждый борт, она состояла из следующих компонентов: 8 опорных катков сблокированных в четыре тележки (1-2 и 3-4 тележки имели общую подвеску с амортизацией на листовых рессорах), 4 поддерживающих ролика, переднее ведущее и заднее направляющее колеса. Самоходные орудия получили общее обозначение СУ-5, но в зависимости от типа устанавливаемого орудия к нему прибавлялся индекс.
Боевая масса СУ-5 составляла 10,2 — 10,35 т, экипаж состоял из пяти человек.
Пуск двигателя производился электростартером "МАЧ-4539" мощностью 2,6 л.с. (1,9 кВт) или заводной рукояткой. В системе зажигания использовались основное магнето типа АТЭ ВЭО и пусковое магнето АТЭ ПСЭ. Емкость топливных баков составляла 182 л. Запас хода установки по шоссе достигал 170 км.
Электрооборудование машины было выполнено по однопроводной схеме. Напряжение бортовой сети составляло 12 В. В качестве источников электроэнергии использовались аккумуляторная батарея 6СТА-144 напряжением 12 В и емкостью 144 А•ч, и генератор "Сцинтилла" или ГА-4545 (ГА-4561) мощностью 190 Вт (250 Вт) и напряжением 12,5 В с реле-регулятором РРА-4547.
Заводские испытания всех трех машин прошли с 1 октября по 29 декабря 1935 года. Всего самоходки прошли: СУ-5-1 - 296 км, СУ-5-2 - 206 км и СУ-5-3 - 189 км, причем последняя 1 ноября была отправлена на парад в Москву. Кроме пробегов, машины испытывались стрельбой — по 50 выстрелов СУ-5-1 и СУ-5-2 и 23 выстрела СУ-5-3.
Выводы по результатам испытаний были сделаны следующие: «Самоходные установки обладают тактической подвижностью, позволяющей им передвигаться по дорогам и вне дорог. Переход в боевое положение для 76 и 122-мм СУ-5 — немедленно, для 152-мм машины — 2-3 минуты (необходимость ведения стрельбы с упорами).
В течение 1935 года завод № 185 вел интенсивные испытания опытных образцов СУ-5, прямо по ходу испытаний внеся в их конструкцию большое количество изменений.